JP2015144544A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1の電力変換装置においては、ケース本体、蓋体及び供給管又は排出管を1つのシール部材によって封止している。そのため、ケース本体と蓋体との間の位置ずれ、及びケースと供給管又は排出管との間の位置ずれが一方に偏って生じると、部分的に隙間が増大する。このような場合、シール部材の大きさに対して、隙間が大きくなり、シール部材によって密閉性を保つことが難しい。
該半導体構造ユニットを内側に収納するケースとを備えており、
該ケースは、開口孔を備えた後方壁部と、該後方壁部の前方側に対向して配置された前方壁部と、上記後方壁部及び上記前方壁部における横方向の両端を互いに連結する一対の側方壁部とを有しており、
上記開口孔は、上記後方壁部と上記前方壁部とが並んだ前後方向から見たとき、上記冷却器の外形が内側に収まる外形により形成されており、
上記半導体構造ユニットは、上記前後方向における後方側に配設された後方冷却管に接合され上記開口孔を塞ぐ閉塞部材と、該閉塞部材から後方に延出され上記冷却器の内部へ冷媒を導入するための冷媒導入管と、上記閉塞部材から後方に延出され上記冷却器の内部から冷媒を排出するための冷媒排出管とを有しており、
上記閉塞部材と上記ケースとは、上記閉塞部材と上記後方壁部との間に形成されたシール部によって密着していることを特徴とする電力変換装置にある。
上記電力変換装置にかかる実施例について、図1〜図6を用いて説明する。
図1及び図2に示すごとく、電力変換装置1は、電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール21と半導体モジュール21を冷却する冷却器3が有する複数の冷却管31とを積層した半導体構造ユニット2としての半導体積層ユニット20と、半導体積層ユニット20を内側に収納するケース6とを備えている。ケース6は、半導体積層ユニット20に対して前後方向Xの両側に配設される後方壁部61及び前方壁部62と、後方壁部61及び前方壁部62における横方向Yの両端を互いに連結する一対の側方壁部63とを有している。
後方壁部61には、前後方向Xから見たとき、冷却器3の外形が内側に収まる外形に形成された開口孔611を有している。
閉塞部材4とケース6とは、閉塞部材4と後方壁部61との間に形成された対向シール部41によって密着している。
本例における電力変換装置1は、ハイブリッドカー等の車両に搭載されるものである。電力変換装置1は、バッテリーから供給される直流電力を、三相交流回転電機を駆動させるための三相交流電力に変換することができる。
図4に示すごとく、開口孔611は、前後方向から見たとき、冷却器3の外形が内側に納まる外形で形成されている。本例において、開口孔611は、横方向Yに長い略長円形状をなしている。また、冷却器3の最大外形は、冷却管31の外形であり、冷却器3を後方から開口孔611の内側に挿入することができる。
ネジ穴614は、後方壁部61に合計4個形成されている。ネジ穴614の内周面には、固定ネジ74と螺合可能な雌ネジが形成されている。
また、隔壁部67と、隔壁部67から離れて配された側方壁部63との間には、半導体モジュール21の主電極端子212と電気的に接続された接続端子を備えた端子台72が配置されている。
半導体モジュール21は、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等のスイッチング素子やFWD(フリーホイールダイオード)等のダイオードを内蔵した本体部211と、高さ方向Zの一方に突出した主電極端子212と、高さ方向Zの他方に突出した制御端子213とを有する。主電極端子212は、図示しないバスバーと電気的に接続されている。また、制御端子213は、制御回路基板75と電気的に接続されている。
閉塞部材4と後方壁部61との間には、対向シール部41が形成されている。この対向シール部41は、閉塞部材4における後方壁部61との対向面と、後方壁部61における閉塞部材4との対向面と、閉塞部材4と後方壁部61との間に設けられたシール部材45によって形成されている。シール部材45は、環状に形成されており、開口孔611の周囲を囲うように配設される。閉塞部材4を、開口孔611を塞ぐように、後方壁部61に固定することにより、閉塞部材4とケース6との間をシール部材45によって密着することができる。これにより、開口孔611からケース6の内側に水分等の異物が浸入することを防止できる。尚、シール部材45の他にも、ペースト状のシール剤や、ガスケット等を用いてもよい。
閉塞部材4には、一対の突出部43と閉塞突部42とを前後方向Xにおいて貫通する一対の貫通孔431が形成されている。一対の貫通孔431は、後方側に配された大径部432と前方側に配された大径部432よりも内径の小さい小径部433とを有しており、導入開口部312及び排出開口部313とそれぞれ連通している。
図5に示すごとく、蓋部66を取り付ける前の状態のケース6の内側に、加圧部材73を隔壁部67における第1隔壁671の後側に配設する。そして、閉塞部材4が接合された冷却器3を、その前端側から開口孔611の内側に挿入する。このとき、閉塞部材4のネジ挿通孔44に固定ネジ74を挿通すると共に、連結管32が変形しない程度に固定ネジ74をネジ穴614に螺合し、ケース6に半導体積層ユニット20を仮固定する。
次に、固定ネジ74を後方壁部61のネジ穴614に螺号することにより、閉塞部材4をケース6に固定する。閉塞部材4を後方壁部61に固定すると、冷却器3が閉塞部材4によって前方に押圧される。これにより、連結管32が軸方向において短くなるように変形し、隣り合う冷却管31同士の距離が小さくなり、半導体モジュール21が冷却管31によって挟持される。尚、冷却器3によって加圧部材73が押圧されることにより、加圧部材73に加圧力が生じ、半導体積層ユニット20が前後方向Xに押圧された状態が維持される。尚、加圧部材73は、例えばコイルバネ、板バネ、ゴム等の弾性部材によって構成することができる。
電力変換装置1において、冷媒導入管51及び冷媒排出管52は、閉塞部材4から延設されると共に、互いに密着して接続されている。このように、冷媒導入管51及び冷媒排出管52を閉塞部材4に直接接続することにより、冷媒導入管51及び冷媒排出管52と閉塞部材4との密閉性を確保しながら両者の間の位置決めを容易に行うことができる。これにより、冷媒導入管51及び冷媒排出管52と閉塞部材4との間における寸法精度を向上し、従来は必要であった冷媒導入管51及び冷媒排出管52の位置を規制するための部品を用いる必要がなくなる。これにより、電力変換装置1における部品点数を削減し、構造を簡略化することができる。
本例は、図7に示すごとく、実施例1の電力変換装置1における構成を一部変更した例を示すものである。
本例の電力変換装置1において、閉塞部材4のケース6との間におけるシール部は、閉塞突部42における前後方向Xと直交する方向に配された外周側面422と、外周側面422と対向する開口孔611の内周面612と、外周側面422と内周面612の間に設けられたシール部材45とによって形成された外周シール部421である。閉塞突部42は、環状のシール部材45の内側に挿通配置されている。シール部材45を設けた閉塞突部42を開口孔611の内側に挿入することにより、閉塞突部42の外周側面442と開口孔611の内周面612とにシール部材45が密着し密閉される。
尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例1と同様の構成要素等を表す。
また、本例においても実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
本例は、図8及び図9に示すごとく、実施例1における電力変換装置の構造を一部変更したものである。
本例の半導体構造ユニット2は、IPM(Intelligent Power Module)からなる半導体モジュール210と、半導体モジュール210を冷却する冷却器30とを備えている。
尚、ケース6への半導体構造ユニット2の組み付けは、次の手順によって行われる。
まず、後方壁部61の開口孔611から、閉塞部材4と接合された冷却器30を挿入し、閉塞部材4を後方壁部61に固定する。
そして、半導体モジュール210を、内側壁部64の挿入開口部641からケース6の内側へと挿入すると共に、冷却器30に固定する。
その他の構成は実施例1と同様である。
また、本例においても実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
本例は、図10及び図11に示すごとく、実施例1における電力変換装置の閉塞部材に補強部材を取り付けたものである。
電力変換装置1が有する補強部材46は、閉塞部材4における後側面に当接する補強本体部461と、補強本体部461の上端及び下端から後方側に延設された補強リブ462とを有している。後方から見たとき、補強部材46の外形は、閉塞部材4の外形と略同一の大きさに形成されている。補強本体部461には、閉塞部材4における一対の突出部43を挿通する一対の貫通孔463と、閉塞部材4のネジ挿通孔44と対応した位置に形成された補強ネジ挿通孔464とが形成されている。補強部材46は、補強ネジ挿通孔464に固定ネジ74を挿通し、閉塞部材4と共に後方壁部61に固定される。
その他の構成は、実施例1と同様である。
また、本例においても実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
尚、本例に示した補強部材46の形状は、形状例の一つであり、これ以外にも種々の形状とすることができる。
2 半導体構造ユニット
21、210 半導体モジュール
3、30 冷却器
31 冷却管
311 後方冷却管
4 閉塞部材
41 対向シール部(シール部)
421 外周シール部(シール部)
51 冷媒導入管
52 冷媒排出管
6 ケース
61 後方壁部
611 開口孔
62 前方壁部
63 側方壁部
Claims (8)
- 電力変換回路の一部を構成する半導体モジュール(21)と該半導体モジュール(21)を冷却する冷却器(3)とを備える半導体構造ユニット(2)と、
該半導体構造ユニット(2)を内側に収納するケース(6)とを備えており、
該ケース(6)は、開口孔(611)を備えた後方壁部(61)と、該後方壁部(61)の前方側に対向して配置された前方壁部(62)と、上記後方壁部(61)及び上記前方壁部(62)における横方向の両端を互いに連結する一対の側方壁部(63)とを有しており、
上記開口孔(611)は、上記後方壁部(61)と上記前方壁部(62)とが並んだ前後方向から見たとき、上記冷却器(3)の外形が内側に収まる外形により形成されており、
上記半導体構造ユニット(2)は、上記前後方向における後方側に配設された後方冷却管(311)に接合され上記開口孔(611)を塞ぐ閉塞部材(4)と、該閉塞部材(4)から後方に延出され上記冷却器(3)の内部へ冷媒を導入するための冷媒導入管(51)と、上記閉塞部材(4)から後方に延出され上記冷却器(3)の内部から冷媒を排出するための冷媒排出管(52)とを有しており、
上記閉塞部材(4)と上記ケース(6)とは、上記閉塞部材(4)と上記後方壁部(61)との間に形成されたシール部(41、421)によって密着していることを特徴とする電力変換装置(1)。 - 上記冷却器(3)は、複数の冷却管(31)を有しており、上記半導体構造ユニット(2)は、上記半導体モジュール(21)と上記複数の冷却管(31)とを積層した半導体積層ユニット(20)からなることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置(1)。
- 上記シール部は、上記閉塞部材(4)における上記後方壁部(61)に、上記前後方向に対向して形成された対向シール部(41)であり、該対向シール部(41)によって、上記閉塞部材(4)と上記後方壁部(61)との間を密着させることを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換装置(1)。
- 上記閉塞部材(4)は、上記開口孔(611)の内側に突出した閉塞突部(42)を有しており、上記シール部は、上記閉塞突部(42)における上記前後方向と直交する方向において上記閉塞突部(42)と上記開口孔(611)の内周面(612)に形成された外周シール部(421)であり、該外周シール部(421)によって、上記後方壁部(61)と上記閉塞部材(4)の間を密着させることを特徴とする請求項1又は2に記載の電力変換装置(1)。
- 上記閉塞部材(4)は、一対の貫通孔(431)を有しており、上記冷媒導入管(51)及び上記冷媒排出管(52)は上記一対の貫通孔(431)に嵌合固定されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電力変換装置(1)。
- 上記ケース(6)は、上記後方壁部(61)、上記前方壁部(62)及び上記一対の側方壁部(63)と直交するように形成された内側壁部(64)を有しており、該内側壁部(64)は、上記半導体構造ユニット(2)におけるモジュール配置空間(34)と対応する位置に、該モジュール配置空間(34)へと上記半導体モジュール(21)を挿入するための挿入開口部(641)を備えていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の電力変換装置(1)。
- 上記挿入開口部(641)は、上記横方向においては、上記冷媒導入管(51)と上記冷媒排出管(52)との間隔よりも小さい幅で形成され、上記前後方向においては、上記半導体構造ユニット(2)における全長よりも小さい長さで形成されており、高さ方向から見たとき、上記半導体モジュール(21)の外形が内側に納まる外形に形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の電力変換装置(1)。
- 上記閉塞部材(4)には、該閉塞部材(4)の強度を向上させるための補強部材(46)が取り付けられていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の電力変換装置。
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